阴离子型油菜秸秆吸附剂对水中染料及重金属的吸附特性研究

发布时间：2017-09-26 05:19

  本文关键词：阴离子型油菜秸秆吸附剂对水中染料及重金属的吸附特性研究

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【摘要】：本文以农林废弃物油菜秸秆为研究对象,利用酒石酸和二硫化碳对油菜秸秆进行处理,制备出了两种新的阴离子型生物吸附材料,并采用扫描电镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)及X射线衍射(XRD)对改性前后吸附剂的形貌和结构进行了表征。分别研究了酒石酸改性前后油菜秸秆吸附剂对染料(亚甲基蓝及碱性品红)的静态吸附行为,二硫化碳改性前后油菜秸吸附剂对重金属离子(Pb2+和Cr(Ⅵ))的静态吸附行为,分别考察了吸附染料和重金属的影响因素,并探讨了吸附的机理,同时还考察了改性油菜秸秆吸附剂的再生性能。研究的结果如下：(1)酒石酸改性油菜秸秆吸附剂的制备及形貌结构表征。研究采用酒石酸处理油菜秸秆,制备出酒石酸改性的阴离子型油菜秸秆吸附剂,并利用SEM、XRD和FT-IR等现代分析方法对材料进行表征。SEM表征说明酒石酸改性油菜秸秆(以下简称TRS)较天然油菜秸秆(以下简称RS)表面更加粗糙,表面多孔的结构更有利于染料离子的吸附。XRD和FT-IR表征共同表明改性没有改变油菜秸秆纤维素的晶型,且酒石酸接枝成功。(2)酒石酸改性油菜秸秆对染料的吸附性能及机理。酒石酸改性前后的油菜秸秆对溶液中亚甲基蓝和碱性品红的静态吸附对比试验表明,当亚甲基蓝溶液的pH为7,吸附剂投加量为0.04 mg/g,碱性品红溶液的pH为5,吸附剂投加量为0.05mg/g,染料初始浓度均为100mg/L,20℃条件下吸附60min,改性油菜秸秆对亚甲基蓝和碱性品红的去除效果最佳,去除率分别达到98.96%和98.10%；酒石酸改性油菜秸秆对亚甲基蓝和碱性品红的最大吸附容量分别为185.185mg/g和138.889mg/g。酒石酸改性油菜秸秆对亚甲基蓝、碱性品红的吸附符合Langmuir等温吸附模型和准二级动力学模型,吸附过程主要是化学吸附。改性油菜秸秆吸附剂经HCl溶液再生3次后对亚甲基蓝的吸附率维持在90.34%以上,对碱性品红的吸附率维持在89.76%以上,说明改性吸附剂再生性能良好。(3)黄原酸化油菜秸秆吸附剂的制备及形貌结构表征。研究采用二硫化碳处理油菜秸秆,制备出黄化改性的阴离子型油菜秸秆吸附剂,并利用SEM、XRD和FT-IR等现代分析方法对材料进行表征。SEM表征说明黄化后油菜秸秆表面出现了较多的褶皱,这种结构为油菜秸秆对水中的金属离子的吸附提供了良好基础,XRD表明黄化改性改变了油菜秸秆纤维素的晶型,同时也降低了油菜秸秆纤维素的结晶度,FT-IR表明油菜秸秆纤维素与二硫化碳成功的发生了黄化反应,生成了纤维素黄原酸酯。(4)黄原酸化油菜秸秆对Pb2+和Cr(Ⅵ)的吸附性能及机理。黄原酸化改性前后的油菜秸秆对溶液中Pb2+和Cr(Ⅵ)的静态吸附对比试验表明,当Pb2+溶液的pH为5.5,浓度为100mg/L,吸附剂投加量为0.05mg/g,Cr(Ⅵ)溶液的pH为5,浓度为50mg/L,吸附剂投加量为0.1mg/g,20℃条件下吸附120min,黄化油菜秸秆对Pb2+和Cr(Ⅵ)的去除效果最佳,去除率分别达到98.53%和90.34%；黄化油菜秸秆对Pb2+和Cr(Ⅵ)的最大吸附容量分别为62.893mg/g和15.823mg/g。黄化油菜秸秆对Pb2+和Cr(Ⅵ)的吸附符合Langmuir等温吸附模型和准二级动力学模型,吸附过程主要是化学吸附。黄化油菜秸秆经NaOH溶液再生3次后对Pb2+的吸附率维持在82.38%以上,对Cr(Ⅵ)的吸附率维持在57.53%以上,说明改性吸附剂再生性能良好。
【关键词】：油菜秸秆 阴离子型吸附剂 染料 重金属 吸附 再生
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X703;O647.3
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 绪论12-32
• 1.1 作物秸秆的研究利用现状概述12
• 1.2 油菜秸秆研究利用现状12-15
• 1.2.1 油菜概述12-13
• 1.2.2 油菜秸秆的研究方向13-15
• 1.3 印染废水的处理技术研究进展15-20
• 1.3.1 印染废水的来源及其特征15
• 1.3.2 印染废水的处理技术15-20
• 1.4 含重金属废水的研究现状20-28
• 1.4.1 物理法20-22
• 1.4.2 化学法22-24
• 1.4.3 生物法24-27
• 1.4.4 云南省重金属污染防治现状27-28
• 1.5 课题研究立意、内容及创新点28-32
• 1.5.1 课题研究背景28-29
• 1.5.2 课题研究的意义29
• 1.5.3 研究的内容29-31
• 1.5.4 研究创新点31-32
• 第二章 酒石酸改性油菜秸秆吸附剂的制备及表征32-38
• 2.1 引言32
• 2.2 实验设备及试剂32-33
• 2.2.1 实验设备32
• 2.2.2 实验试剂32-33
• 2.3 实验方法33-34
• 2.3.1 吸附剂的制备33-34
• 2.3.2 吸附剂表征方法34
• 2.4 结果与讨论34-37
• 2.4.1 扫描电子显微镜(SEM)结果与分析34-36
• 2.4.2 红外光谱(FT-IR)结果与分析36
• 2.4.3 X射线衍射仪(XRD)结果与分析36-37
• 2.5 本章小结37-38
• 第三章 酒石酸改性油菜秸秆对染料的吸附性能及机理38-56
• 3.1 引言38
• 3.2 实验设备及试剂38-39
• 3.2.1 实验设备38
• 3.2.2 实验试剂38-39
• 3.3 实验方法39-42
• 3.3.1 配制染料溶液39
• 3.3.2 吸附试验及分析方法39-42
• 3.4 试验结果与讨论42-54
• 3.4.1 染料溶液标准曲线的绘制42-43
• 3.4.2 染料初始pH值对吸附的影响43-44
• 3.4.3 吸附剂投加量对吸附的影响44-45
• 3.4.4 温度对吸附的影响45-46
• 3.4.5 吸附等温实验46-49
• 3.4.6 吸附动力学49-53
• 3.4.7 吸附剂的再生53-54
• 3.5 本章小结54-56
• 第四章 黄原酸化油菜秸秆吸附剂的制备及表征56-63
• 4.1 引言56
• 4.2 实验设备及试剂56-57
• 4.2.1 实验设备56-57
• 4.2.2 实验试剂57
• 4.3 实验方法57-59
• 4.3.1 吸附剂的制备57-58
• 4.3.2 吸附剂表征方法58-59
• 4.4 结果与讨论59-62
• 4.4.1 扫描电子显微镜(SEM)结果与分析59-61
• 4.4.2 红外光谱(FT-IR)结果与分析61
• 4.4.3 X射线衍射仪(XRD)结果与分析61-62
• 4.5 本章小结62-63
• 第五章 黄原酸化油菜秸秆对Pb~(2+)和Cr(Ⅵ)的吸附性能及机理63-79
• 5.1 引言63
• 5.2 实验设备及试剂63-64
• 5.2.1 实验设备63
• 5.2.2 实验试剂63-64
• 5.3 实验方法64-66
• 5.3.1 配制重金属模拟废水64
• 5.3.2 吸附试验及分析方法64-66
• 5.4 试验结果与讨论66-77
• 5.4.1 重金属初始pH值对吸附的影响66-67
• 5.4.2 吸附剂投加量对吸附的影响67-68
• 5.4.3 温度对吸附的影响68-69
• 5.4.4 吸附等温实验69-72
• 5.4.5 吸附动力学72-76
• 5.4.6 吸附剂的再生76-77
• 5.5 本章小结77-79
• 第六章 结论与建议79-81
• 6.1 结论79-80
• 6.2 建议80-81
• 致谢81-82
• 参考文献82-89
• 附录A (攻读学位期间发表论文目录)89

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